Les scientifiques ne veulent pas seulement neutraliser les déchets radioactifs — ils cherchent à les transformer en source d’énergie pour l’avenir

Le double visage de l’atome

L’énergie nucléaire se présente comme une solution potentielle pour sevrer l’humanité de sa dépendance aux combustibles fossiles. Mais cette puissance a une contrepartie de taille : les déchets radioactifs qu’elle engendre. Pendant que les nations du monde entier réinvestissent dans la fission nucléaire face à la menace grandissante du changement climatique, la question de la gestion de ces restes dangereux demeure une préoccupation environnementale majeure.

Pourtant, une nouvelle ère s’ouvre pour la recherche. Des scientifiques commencent à voir ces combustibles usés non plus comme un fardeau, mais comme une ressource potentielle. Et si, au lieu de les enfouir pour des millénaires, nous pouvions les transformer en quelque chose d’utile ? Cette interrogation est au cœur de projets de plus en plus ambitieux.

Une idée qui fait son chemin dans le monde scientifique

Cette réévaluation du potentiel des déchets nucléaires n’est pas un phénomène isolé. L’année dernière, le Laboratoire national de Los Alamos, situé au Nouveau-Mexique, a annoncé qu’il explorait des méthodes pour produire du tritium à l’échelle commerciale. Ce gaz est un combustible essentiel pour les futurs réacteurs à fusion. Le projet vise à l’extraire directement des déchets nucléaires.

De l’autre côté de l’Atlantique, le Royaume-Uni s’intéresse de près au graphite usé, un matériau généralement utilisé pour récolter le carbone radioactif dans les centrales. L’objectif ? Transformer ces déchets en batteries au diamant d’une durée de vie exceptionnellement longue. Ces initiatives montrent une tendance de fond : la recherche de solutions innovantes pour valoriser ce qui était jusqu’ici considéré comme un problème insoluble.

Un investissement majeur pour une technologie de pointe

Aux États-Unis, le Thomas Jefferson National Accelerator Facility, un laboratoire du Département de l’Énergie (DOE) basé à Newport News, en Virginie, passe à la vitesse supérieure. Il a reçu ce mois-ci une subvention de 8,17 millions de dollars de la part de l’ARPA-E (Advanced Research Projects Agency-Energy), une agence du DOE. Ce financement s’inscrit dans le cadre du programme NEWTON, acronyme de « Nuclear Energy Waste Transmutation Optimized Now ».

La mission de ce programme est claire : « permettre la transmutation du combustible nucléaire usé pour réduire l’impact du stockage dans les installations d’élimination permanentes ». Le laboratoire Jefferson espère y parvenir en perfectionnant ses systèmes pilotés par accélérateur (ADS), une technologie qui s’appuie sur la radiofréquence supraconductrice (SRF). Le but est double : diminuer la radioactivité des déchets de 99,7 % tout en produisant de la chaleur convertible en électricité.

La « spallation », ou comment transformer les déchets

Comment fonctionne cette technologie complexe ? Le laboratoire utilise une cavité supraconductrice fabriquée en niobium pur pour accélérer un faisceau de protons à haute énergie. Grâce à ses propriétés supraconductrices, la cavité en niobium peut propulser le faisceau en lui appliquant des millions de volts tout en générant très peu de chaleur. Ce faisceau est ensuite projeté sur un matériau cible, comme du mercure liquide.

L’impact provoque une réaction nucléaire appelée « spallation » : le matériau cible éclate et libère des neutrons. Ces neutrons sont alors dirigés vers les déchets nucléaires. Rongli Geng, chercheur principal au laboratoire Jefferson, explique le processus : « Ces neutrons interagiront avec ces isotopes indésirables et les convertiront en isotopes plus faciles à gérer que vous pouvez soit essayer d’utiliser à des fins bénéfiques, soit enfouir sous terre. » Il précise l’impact sur la durée de stockage : « Au lieu d’avoir une durée de vie de 100 000 ans en stockage, par exemple, on peut réduire les années de stockage à 300. » En prime, cette réaction génère une immense quantité de chaleur que les ingénieurs espèrent convertir en électricité utilisable.

Deux projets pour optimiser le processus

Pour perfectionner ce procédé de spallation, le laboratoire mène deux projets d’amélioration. Le premier consiste à recouvrir la surface intérieure de l’accélérateur en niobium pur avec des cavités en étain. Cette modification permet à l’accélérateur de fonctionner à des températures plus élevées, ce qui réduit considérablement les coûts liés au maintien des composants près du zéro absolu.

Le second projet est la création d’un magnétron amélioré, en coopération avec la société américaine Stellant Systems. L’objectif est de concevoir un magnétron capable de correspondre précisément à la fréquence de la cavité de l’accélérateur de particules, soit 805 mégahertz. Ces avancées techniques sont cruciales pour rendre la technologie viable à grande échelle.

Du laboratoire à l’application industrielle : le grand défi

Le chemin est encore long pour passer de la preuve de concept à une solution industrielle. Rongli Geng le reconnaît volontiers : « Sur la base de notre propre succès dans le développement de technologies d’accélérateurs de pointe pour permettre des découvertes scientifiques, nous pensons que nous pouvons apporter une contribution grâce à l’expérience que nous avons acquise au cours des dernières décennies. »

Cependant, il souligne le principal obstacle : « Le défi consiste à vraiment faire passer la science des accélérateurs de là où nous en sommes actuellement en termes de maturité technologique à là où la technologie doit être pour cette application. » L’avenir de l’énergie nucléaire repose en effet autant sur les innovations qui rendent les centrales plus rentables que sur celles qui permettent de nettoyer, réutiliser ou stocker en toute sécurité ses déchets radioactifs.

Heureusement pour un monde aux prises avec une addiction persistante aux combustibles fossiles, les progrès se poursuivent à un rythme soutenu sur ces deux fronts. Chaque avancée, comme celle du laboratoire Jefferson, rapproche un peu plus d’un futur énergétique plus durable.

Selon la source : popularmechanics.com